Контрольная работа по материаловедению

Материаловедение контрольная работа

Контрольная работа по Материаловедению

Задача 3.

По  диаграмме состояния железо-цементит опишите какие структурные и фазовые превращения будут происходить при медленном охлаждении из жидкого состояния сплава с содержанием углерода 0,2 %. Охарактеризуйте этот сплав и определите для него при заданной температуре 750°С количество, состав фаз и процентное соотношении. Постройте кривую охлаждения сплава

Железоуглеродистые сплавы – стали и чугуны – важнейшие металлические сплавы современной техники. Производство чугуна и стали по объему превосходит производство всех других металлов вместе взятых более чем в десять раз.

Диаграмма состояния железо – углерод дает основное представление о строении железоуглеродистых сплавов – сталей и чугунов.

Начало изучению диаграммы железо – углерод положил Чернов Д.К. в 1868 году. Чернов впервые указал на существование в стали критических точек и на зависимость их положения от содержания углерода.

Диаграмма железо – углерод должна распространяться от железа до углерода. Железо образует с углеродом химическое соединение: цементит –Fe3C . Каждое устойчивое химическое соединение можно рассматривать как компонент, а диаграмму – по частям. Так как на практике применяют металлические сплавы с содержанием углерода до 6%, то рассматриваем часть диаграммы состояния от железа до химического соединения цементита, содержащего  углерода.

Диаграмма состояния железо – цементит представлена на рис. 1.

Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов.
Компонентами железоуглеродистых сплавов являются железо, углерод и цементит.
 Диаграмма состояния железо - цементит
Рис. 1. Диаграмма состояния железо — цементит

1. Железо – переходный металл серебристо-светлого цвета. Имеет высокую температуру плавления – 1539 oС ±5o С.

В твердом состоянии железо может находиться в двух модификациях. Полиморфные превращения происходят при температурах 911oС и 1392o С. При температуре ниже 911o С существует Fea  с объемно-центрированной кубической решеткой. В интервале температур 911…1392oС устойчивым является Feg  с гранецентрированной кубической решеткой. Выше 1392oС железо имеет объемно-центрированную кубическую решетку и называется Fed или высокотемпературное Fea. Высокотемпературная модификация  не представляет собой новой аллотропической формы. Критическую температуру 911oС превращения Fea«Feg обозначают точкой A3 , а температуру 1392o С превращения Fea«Feg  — точкой А4.

При температуре ниже 768oС железо ферромагнитно, а выше – парамагнитно. Точка Кюри железа 768o С обозначается А2.

Железо технической чистоты обладает невысокой твердостью (80 НВ) и прочностью (предел прочности sB=250 МПа, предел текучести  sТ=120 МПа) и высокими характеристиками пластичности (относительное удлинение d=50%, а относительное сужение Y=80%). Свойства могут изменяться в некоторых пределах в зависимости от величины зерна.
Железо характеризуется высоким модулем упругости, наличие которого проявляется и в сплавах на его основе, обеспечивая высокую жесткость деталей из этих сплавов. Железо со многими элементами образует растворы: с металлами – растворы замещения, с углеродом, азотом и водородом – растворы внедрения.

2. Углерод относится к неметаллам. Обладает полиморфным превращением, в зависимости от условий образования существует в форме графита с гексагональной кристаллической решеткой (температура плавления – 3500 0С, плотность – 2,5 г/см3) или в форме алмаза со сложной кубической решеткой с координационным числом равным четырем (температура плавления – 5000 0С).

В сплавах железа с углеродом углерод находится в состоянии твердого раствора с железом и в виде химического соединения – цементита (Fe3C), а также в свободном состоянии в виде графита (в серых чугунах).

3. Цементит (Fe3C) – химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), содержит 6,67 % углерода.
Аллотропических превращений не испытывает. Кристаллическая решетка цементита состоит из ряда октаэдров, оси которых наклонены друг к другу.  Температура плавления цементита точно не установлена (1250, 1550o С). При низких температурах цементит слабо ферромагнитен, магнитные свойства теряет при температуре около 217o С.

Цементит имеет высокую твердость (более 800 НВ, легко царапает стекло), но чрезвычайно низкую, практически нулевую, пластичность. Такие свойства являются следствием сложного строения кристаллической решетки.

Цементит способен образовывать твердые растворы замещения. Атомы углерода могут замещаться атомами неметаллов: азотом, кислородом; атомы железа – металлами: марганцем, хромом, вольфрамом и др. Такой твердый раствор на базе решетки цементита называется легированным цементитом.

Цементит – соединение неустойчивое и при определенных условиях распадается с образованием свободного углерода в виде графита. Этот процесс имеет важное практическое значение при структурообразовании чугунов.

В системе железо – углерод существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит.

1. Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы.
2. Феррит (Ф)  (C) – твердый раствор внедрения углерода в a-железо.
Феррит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную – 0,006 % при комнатной температуре (точка Q), максимальную – 0,02 % при температуре 727o С ( точка P). Углерод располагается в дефектах решетки.
При температуре выше 1392o С существует высокотемпературный феррит (d) , с предельной растворимостью углерода 0,1 % при температуре 1499o С (точка J). Свойства феррита близки к свойствам железа. Он мягок (твердость – 130 НВ, предел прочности sВ=300 МПа) и пластичен (относительное удлинение 30%), магнитен до 768o С.
3. Аустенит (А)  (С) – твердый раствор внедрения углерода в g-железо. Углерод занимает место в центре гранецентрированной кубической ячейки.
Аустенит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную – 0,8 % при температуре 727o С (точка S), максимальную – 2,14 % при температуре 1147o С (точка Е).
Аустенит имеет твердость 200…250 НВ, пластичен (относительное удлинение 40-50% ), парамагнитен.
При растворении в аустените других элементов могут изменяться свойства и температурные границы существования.
4. Цементит – характеристика дана выше.

В железоуглеродистых сплавах присутствуют фазы: цементит первичный (ЦI), цементит вторичный (ЦII), цементит третичный (ЦIII). Химические и физические свойства этих фаз одинаковы. Влияние на механические свойства сплавов оказывает различие в размерах, количестве и расположении этих выделений. Цементит первичный выделяется из жидкой фазы в виде крупных пластинчатых кристаллов. Цементит вторичный выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зерен аустенита (при охлаждении – вокруг зерен перлита). Цементит третичный выделяется из феррита и в виде мелких включений располагается у границ ферритных зерен.

Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов.

Линия АВСD – ликвидус системы. На участке АВ начинается кристаллизация феррита (d), на участке ВС начинается кристаллизация аустенита, на участке СD – кристаллизация цементита первичного.

Линия AHJECF – линия солидус. На участке АН заканчивается кристаллизация феррита (d). На линии HJB при постоянной температуре 14990С идет перетектическое превращение, заключающееся в том, что жидкая фаза реагирует с ранее образовавшимися кристаллами феррита (d), в результате чего образуется аустенит: L+Ф(d)®А.

На участке JЕ заканчивается кристаллизация аустенита. На участке ECF при постоянной температуре 1147o С идет эвтектическое превращение, заключающееся в том, что жидкость, содержащая 4,3 % углерода превращается в эвтектическую смесь аустенита и цементита первичного:

L43®эвте(А+ЦI)

Эвтектика системы железо – цементит называется ледебуритом (Л), по имени немецкого ученого Ледебура, содержит 4,3 % углерода.
При температуре ниже 727o С в состав ледебурита входят цементит первичный и перлит, его называют ледебурит превращенный (ЛП).
По линии HN начинается превращение феррита (d) в аустенит, обусловленное полиморфным превращением железа. По линии NJ превращение феррита (d) в аустенит заканчивается.
По линии GS превращение аустенита в феррит, обусловленное полиморфным превращением железа. По линии PG превращение аустенита в феррит заканчивается.
По линии ES начинается выделение цементита вторичного из аустенита, обусловленное снижением растворимости углерода в аустените при понижении температуры.
По линии МО при постоянной температуре 768o С имеют место магнитные превращения.
По линии PSK при постоянной температуре 727o С идет эвтектоидное превращение, заключающееся в том, что аустенит, содержащий 0,8 % углерода, превращается в эвтектоидную смесь феррита и цементита вторичного:

По механизму данное превращение похоже на эвтектическое, но протекает в твердом состоянии.
Эвтектоид системы железо – цементит называется перлитом (П), содержит 0,8 % углерода.
Название получил за то, что на полированном и протравленном шлифе наблюдается перламутровый блеск.
Перлит может существовать в зернистой и пластинчатой форме, в зависимости от условий образования.
По линии PQ начинается выделение цементита третичного из феррита, обусловленное снижением растворимости углерода в феррите при понижении температуры.
Температуры, при которых происходят фазовые и структурные превращения в сплавах системы железо – цементит, т.е. критические точки, имеют условные обозначения.
Обозначаются буквой А (от французского arret – остановка):
А1 – линия PSK (7270С) – превращение П ® А;
A2 – линия MO (7680С, т. Кюри) – магнитные превращения;
A3 – линия GOS ( переменная температура, зависящая от содержания углерода в сплаве) – превращение Ф ® А;
A4 – линия NJ (переменная температура, зависящая от содержания углерода в сплаве) – A«Ф(d) превращение ;
Acm – линия SE (переменная температура, зависящая от содержания углерода в сплаве) – начало выделения цементита вторичного (иногда обозначается A3).
Определим при t=7500 C количественное соотношение фаз:

МО =МР + РО
Количество феррита

Количество цементита


Содержание углерода в цементите определяем по линии GS – 0,72%.
Строим кривую охлаждения
Для 4–4′: k = 2; f = 3 (Ф + А + Ц); с = 2–3+1=0 (t = const).
1–2 (1499)– первичная кристаллизация А из жидкости
2–3 –(1440) охлаждение А (превращений нет)
3–4 – (800) диффузионное перераспределение углерода, образование Ф, повышение содержания углерода в А.
4–4′ (723)– распад А, образование П.
Ниже 4′ – охлаждение сплава, выделение избыточного углерода из Ф (ЦIII).
Кривая охлаждения
Рис.2. Кривая охлаждения

Задача 4.

Расшифруйте заданную марку сплава  6Х6В3МФС, объясните влияние элементов, входящих в сплав. Постройте график термической обработки детали для получения заданных механических свойств HRC 58.

Сплава  6Х6В3МФС относится  к штамповым сталям для холодного деформирования. К этой группе относят инструменты, изменяющие форму материала без снятия стружки, т. е.главным образом штампы. Эти многочисленные инструменты разнообразны по форме, размерам и напряженному состоянию, возникающему в процессе эксплуатации, что требует применения различных сталей.

Основные требования, предъявляемые к штамповым сталям для холодного деформирования,– высокие прочность и износостойкость. Остальные свойства, в частности, вязкость и прокаливаемость определяются условиями работы, размерами и формой изделий из них.

В процессе деформирования с большой скоростью инструмент может разогреваться до 200–350оС.  Поэтому стали такого класса должны иметь теплостойкость 400–500оС,  Для того, чтобы обеспечить сопротивление смятию и пластической деформации при работе. Для крупного инструмента необходимо обеспечить высокую прокаливаемость и небольшие объемные изменения при закалке.

Марка сплава   6Х6В3МФС расшифровывается следующим образом:
Легирование является одним из основных способов воздействия на структуру и свойства инструментальных сталей и способствует повышению работоспособности инструмента.
Штамповые стали легируют такими элементами как хром, вольфрам, молибден, ванадий, кремний и кобальт. В последние годы появились стали с добавками титана, циркония, ниобия и др.

Рассмотрим влияние основных легирующих элементов на свойства штамповых сталей.

Влияние хрома

Хром положительно влияет на ряд характеристик штамповых сталей (прокаливаемость, склонность к вторичному твердению, теплостойкость и т.д.). По мере повышения его концентрации в твердом растворе существенно возрастает устойчивость аустенита, как в перлитной, так и в промежуточной областях, качественно изменяется вид С-образных кривых.
Хром способствует сохранению высокого сопротивления пластической деформации при нагреве до 400–500оС. Пределы прочности и текучести составляют80% от их значений при 20оС.Кроме того, хром повышает устойчивость против окисления при нагреве до 600–650оС и против разъедающего действия ряда сред.

К числу ограничений использования хрома в качестве легирующего элемента относится прежде всего резкое увеличение карбидной неоднородности при введении его в количествах,превышающих4–5%. Наличие грубых строк и остатков сетки первичных карбидов в сталях с 6–12%  Cr наряду с трудностями технологического характера(снижение пластичности при повышенных температурах, возрастание опасности локальных оплавлений при нагреве слитков под деформацию и др.) существенно снижает их эксплуатационные свойства. Неравномерность  распределения «внутренних» концентраторов напряжений, особенно возрастающая при термической обработке вследствие образования вокруг скоплений карбидов обогащенных углеродом и легирующими элементами зон, приводит к заметному уменьшению прочности, пластичности,  сопротивления усталостной повреждаемости и износостойкости высокохромистых сталей в условиях динамического нагружения.

Следует отметить, что увеличение содержания хрома выше 5%наряду с усилением карбидной неоднородности вызывает также повышение чувствительности к перегреву. Этот недостаток присущ сталям,легированным1–2% W (Mo) и 0,3–0,8% V [1].

Учитывая вышеприведенные факторы, содержание хрома в штамповых сталях для холодного деформирования ограничивают, как правило,3,5–4,5%; в штамповых сталях для горячего деформирования:4–5% и 2–3% Сr  для сталей повышенной (4Х4ВМФС) высокой теплостойкости  соответственно и 1–2% Cr в сталях умеренной теплостойкости и повышенной вязкости [4].

Влияние вольфрама и молибдена

Повышение содержания вольфрама в комплекснолегированных штамповых сталях для холодного деформирования увеличивает их устойчивость против перегрева
Молибден несколько повышает устойчивость против перегрева сталей типа4Х4В2М2ФС, но оказывает противоположное влияние на поведение при нагреве сплавов с повышенным содержанием углерода (~ 1%, типа Х4В2М2Ф1) [4].

Вольфрам и молибден эффективно повышают теплостойкость. Теплостойкость возрастает наиболее значительно при увеличении содержания вольфрама до 8%.

Вольфрам (и в меньшей степени молибден) задерживают коагуляцию карбидов, выделяющихся по границам зерен и некоторым кристаллографическим плоскостям, и усиливают дисперсионное твердение при отпуске, но при увеличении их содержания ухудшается вязкость. Это отрицательное влияние вольфрама значительнее его измельчающего воздействия на зерно. Вольфрам усиливает также карбидную неоднородность, из-за чего дополнительно снижаются механические свойства в крупных сечениях.

В штамповых сталях для холодного деформирования наиболее благоприятная структура и требуемые механические свойства достигаются при содержаниях вольфрама порядка 2–3%.Обязательным условием обеспечения повышенной работоспособности подобный сталей является легирование молибденом, который при увеличении его концентрации до 2% усиливает дисперсионное твердение при отпуске и повышает сопротивление смятию; более 2% способствуют обезуглероживанию стали, снижению прочности при изгибе и ударной вязкости.

Влияние ванадия

Ванадий оказывает эффективное влияние на процессы собирательной рекристаллизации и существенно уменьшает чувствительность штамповых сталей к перегреву. В относительно невысоколегированных сталях его действие оказывается заметным уже при содержании порядка 0,10–0,30%. Для других групп сталей, содержащих карбиды типа М7С3,М6С,М23С6,требуется большее количество ванадия для существенного смещения температур начала интенсивного роста зерна.

На механические свойства ванадий оказывает неоднозначное влияние. Уменьшая чувствительность к перегреву, при содержаниях до 1% он может повышать прочность и пластичность высокоуглеродистых и среднеуглеродистых(~ 0,4% С) штамповых сталей. Ванадий, также как и хром, обладает сильно выраженной склонностью к дендритной ликвации, но в отличие от него ванадий благоприятно влияет на дисперсность и характер распределения первичных карбидов в высокоуглеродистых сталях.

Влияние кремния

Кремний является ферритообразующим элементом и «выклинивает» область существования?-железа в сплавах системы Fe– Si уже при содержании около 2%. Аналогично влияет он на диаграмму состояния углеродистых сталей (0,5–1% С),однако в этом случае полное завершения?>?-превращения достигается при содержаниях3–5% кремния.
Не образуя в сплавах на основе железа соединений с углеродом, кремний практически не оказывает влияния на тип и состав карбидов в штамповых сталях, но вызывает их укрупнение в отожженном состоянии.

Количество избыточных карбидов М2С и МС в данной стали не велико, карбидная неоднородность отсутствует, что положительно сказывается  на прочности и ударной вязкости. Минимальные объёмные изменения  и деформация при закалке связаны с сохранением повышенного (18-20%) остаточного аустенита. Остаточный аустенит более устойчив против  нагрева на 300-350 °С. Сталь 6Х6В3МФС характеризуется повышенной чувствительностью к  колебания содержания углерода и легирующих элементов в пределах марочного состава
Назначение стали для резьбонакатных роликов, зубонакатников, обрезных матриц и др. инструментов, предназначенных для холодной пластической деформации металлов повышенной твердости ножей труборазрубочных машин, ножей гильотинных ножниц для резки высокопрочных сталей и сплавов- рубильных ножей, применяемых в деревообрабатывающей промышленнности- шарошек для разрушения горных пород и других аналогичных инструментов

Химический состав

C Si Mn Ni S P Cr Mo W V Cu
0.5 — 0.6 0.6 — 0.9 0.15 — 0.45 до — 0.35 до — 0.03 до — 0.03 5.5 — 6.5 0.6 — 0.9 2.5 — 3.2 0.5 — 0.8 до — 0.3

Температура критических точек материала 6Х6В3МФС
Ac1 = 875 , — — — Ac3(Acm) = 905 , — — — Ar1 = 755 , — — — Mn = 250

Твердость отожженной или высокоотпущенной стали Твердость стали после закалки или закалки с отпуском
Твердость, HB, не более Температура, оС,
и среда закалки
Температура отпуска, оС Твердость HRCЭ (HRC), не ме­нее
255 1055 — 1075, масло 530 61 (60)

Поскольку сталь доэвтектоидная, то выбираем полный отжиг. Температура нагрева на 30-500 выше А3, т.е. структуру полностью переводят в аустенитное состояние. После выдержки сталь медленно охлаждают в печи. Скорость охлаждения углеродистых сталей 100-150 0/час, легированных — 30-40 0/час. Структура стали после полного отжига получается феррито-перлитная + остаточный аустенит. На основании кривой зависимости твердости по Роквеллу (HRC) от температуры отпуска ГОСТ 5920-2000 и заданной твёрдости выбираем режим термической обработки
Кривая зависимости твердости по Роквеллу (HRC) от температуры отпуска
Рис. 3. Кривая зависимости твердости по Роквеллу (HRC) от температуры отпуска

По данным [4] выбираем температура нагрева под закалку 1060-1075 °С с выдержкой в печи 40-60 мин,  температура отпуска  -530 °С, HRC 56-61, sВ = 370-400 МПа.

График термической обработки стали 6Х6В3МФС
Рис. 4. График термической обработки стали 6Х6В3МФС

Задача 5

Опишите структуру и свойства сплавов на основе алюминия. Приведите примеры их использования

Современные алюминиевые сплавы – это популярные представители группы легированных металлов, создаваемые на основе алюминия. Алюминиевые сплавы по способу производства различных деталей подразделяются на деформируемые, которые обрабатываются путём механической деформации и литейные, которые применяются при фасонной отливке. Существует ещё особая подгруппа – антифрикционные алюминиевые сплавы, с помощью которых путём литья или механической прессовки изготавливаются детали повышенной прочности, работающие в условиях повышенного трения.

Основные компоненты, входящие в состав алюминиевых сплавов – это медь, марганец, железо, цинк, кремний, титан и магний. Определённое сочетание и количественный состав легирующих элементов по аналогии с нержавеющей сталью обеспечивает полученному металлу индивидуальные свойства, которые в свою очередь образуют область применения того или иного сплава, созданного на основе алюминия.

Деформируемые алюминиевые сплавы — предназначены для получения полуфабрикатов (листов, плит, прутков, профилей, труб и т. д.), а также поковок и штамповых заготовок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки.

а) Упрочняемые термической обработкой:
Дуралюмины, «дюраль» (Д1, Д16, Д20*, сплавы алюминия меди и марганца [Al-Cu-Mg]) — удовлетворительно обрабатываются резанием в закаленном и состаренном состояниях, но плохо в отожженном состоянии. Дуралюмины хорошо свариваются точечной сваркой и не свариваются сваркой плавлением вследствие склонности к образованию трещин. Из сплава Д16 изготовляют обшивки, шпангоуты, стрингера и лонжероны самолетов, силовые каркасы, строительные конструкции, кузова автомобилей.
Медь растворяется в алюминии в количестве 0,5% при комнатной темпе­ратуре  и 5,7% при эвтектической температуре, равной 548 C .
Термическая обработка дюралюминия состоит из двух этапов. Сначала его нагревают выше линии предельной растворимости (обычно приблизи­тельно до 500 C). При этой температуре его структура представляет со­бой гомогенный твердый раствор меди в алюминии. Путем закалки, т.е. быстрого охлаждения в воде, эту структуру фиксируют при комнатной тем­пературе. При этом раствор получается пересыщенным. В этом состоянии, т.е. в состоянии закалки, дюралюминий очень мягок и пластичен.

б) Не упрочняемые термической обработкой:
Сплавы алюминия с марганцем (АМц) и алюминия с магнием (АМг2, АМг3, АМг5, АМг6) легко обрабатываются давлением (штамповка, гибка), хорошо свариваются и обладают хорошей коррозионной стойкостью..

Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном ра­створимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем пре­дел их растворимости при высокой температуре. В них не должно эвтекти­ки, которая легкоплавка и резко снижает пластичность.

Деформируемые сплавы при нагреве под обработку давлением должны иметь гомогенную структуру твердого раствора, обеспечивающую наиболь­шую пластичность и наименьшую прочность. Это и обусловливает их хоро­шую обрабатываемость давлением.

Основными легирующими элементами в различных деформируемых сплавах является медь, магний, марганец и цинк, кроме того, в сравнительно не­больших количествах вводят также кремний, железо, никель и некоторые другие элементы.

Характерными упрочняемыми сплавами являются дюралюминии-сплавы алю­миния с медью, которые содержат постоянные примеси кремния и железа и могут быть легированы магнием и марганцем. Количество меди в них нахо­дится в пределах 2.2-7 %.

Литейные алюминиевые сплавы имеют ряд особенностей: повышенную жидкотекучесть, обеспечивающую получение тонкостенных и сложных по конфигурации отливок; сравнительно невысокую линейную усадку; пониженную склонность к образованию горячих трещин. Кроме того, алюминиевые сплавы обладают высокой склонностью к окислению, насыщению водородом, что приводит к таким видам брака отливок, как газовая пористость, шлаковые включения и оксидные включения. Поэтому при разработке технологии плавки и изготовлении фасонных отливок любым из способов литья необходимо учитывать особенности отдельных групп алюминиевых сплавов. Наибольшее распространение в промышленности имеют сплавы А1—Si, Al—Si—Mg (АК12, АК9ч, АК9пч, АК7ч, АК7пч, АК8л, АК9, АК7), которые отличаются хорошими технологическими свойствами.

Достоинством сплавов на основе системы Al—Si является повышенная коррозионная стойкость во влажной и морской атмосферах (АК12, АК9ч и АК7ч). Недостатки этих сплавов — повышенная газовая пористость и пониженная жаропрочность. Технология литья этих сплавов более сложная и требует применения операций модифицирования и кристаллизации под давлением в автоклавах. Особенно это относится к сплаву АК9ч. Из сплава АК12 (эвтектический) изготовляют малонагруженные детали (приборов, агрегатов и двигателей, бытовых изделий) литьем в песчаные формы, кокиль, под давлением, в оболочковые формы и по выплавляемым моделям. Получаемые отливки плотны, герметичны, имеют концентрированную усадочную раковину. Доэвтектические силумины (АК9ч, АК7ч, АК7пч, АК8л) несколько уступают по технологическим свойствам эвтектическому сплаву АК12, но имеют более высокие механические свойства за счет образования соединения Mg2Si, которое влияет на прочность сплава. Применяются сплавы в закаленном и искусственно состаренном состояниях.

Пониженное содержание кремния позволяет использовать сплавы без модифицирования в тех случаях, когда необходимы повышенные скорости охлаждения — литье под давлением и в кокиль. При литье в песчаные формы и по выплавляемым моделям силумины модифицируют. Сплавы АК7 и АК9 отличаются от сплавов АК9ч и АК7ч повышенным содержанием примесей, но меньшей пластичностью. Поэтому их не рекомендуют для деталей, работающих в условиях повышенных вибраций.

Сплавы на основе системы Al—Si— Сu (АК5М2, АК5М, АК5Мч, АК5М7, АК6М2, АК8м) содержат кроме кремния и меди магний. Эти сплавы отличаются высокой жаропрочностью (рабочие температуры 250—275 °С), но уступают сплавам А1—Si и Al—Si—Mg по литейным свойствам, коррозионной стойкости и герметичности; не требуют модифицирования и кристаллизации под давлением. Сплав АК5м и АК5Мч обладает более высокой жаропрочностью, чем сплавы АК9пч и А7пч, за счет легирования структуры медью, а сплава АК5Мч— титаном (до 0,15 %). Сплав АК5М в термически обработанном состоянии применяют для литья средненагруженных корпусных деталей, работающих при повышенных температурах и давлениях до 23 МПа, а также при температурах до 250 °С (например, головки цилиндров двигателей воздушного охлаждения, детали агрегатов и т. д.). Сплав АК5М7, обладающий более гетерогенной структурой, чем сплавы и АК5М, изготовляют из вторичных отходов. Химический состав сплава варьируется в широких пределах, поэтому его физико-химические свойства нестабильны. Применяют для литья поршней. Литейные свойства и жаропрочность сплава АК5М7 значительно ниже, чем у поршневых сплавов АК12М2МгН, АК12ММгН и др. Сплавы АК5М2, АК7М2 легируют различными элементами; свойства близки к свойствам сплава АК5М7, применяют для малонагруженных деталей. Сплав АК8М по свойствам аналогичен сплаву АК9ч, но имеет жаропрочность ниже; применяют при литье под давлением.

Прочностьсплавов на основе системы Al—Mg (АМг10, АМг10ч, АМг5К, АМг11, АМг6л, АМг6лч, АМ5Мц) с увеличением концентрации магния до 13 % возрастает, но пластичность начинает снижаться при содержании более 11 % Mg; основной упрочняющей фазой является химическое соединение р (Al3Mg2). Для литейных сплавов используют сплавы с содержанием Mg, %: 4,5—7 — сплавы средней прочности, применяемые без термической обработки (АМг5к, АМг6л) 9,5—13 — сплавы повышенной прочности, применяемые в закаленном состоянии (АМг10, АМг11). Для улучшения технологических свойств в большинство сплавов вводят до 0,15—0,2 % титана и циркония. Образующиеся на их основе интерметаллиды TiAl3 и ZrAl3 более тугоплавкие, чем основа сплава, и являются модификаторами первого рода. Механические свойства повышаются на 20—30 %. Сплавы системы Al—Mg обладают повышенной склонностью к взаимодействию с газами и к образованию газовой и газоусадочной пористости, а при взаимодействии с азотом и парами воды образуются неметаллические включения и оксидные плены.  Детали из сплавов АМг10 применяют в судостроении (в условиях высокой влажности), в летательных аппаратах, где важно значение удельной прочности. Сплавы АМг6л, Амг6лч и АМг5Мц, не содержащие Si, применяют без термической обработки. Механические свойства этих сплавов невысоки, пластичность низкая.

Список литературы

1. Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. – М.: Металлургия, 1968. – 568 с.
2. Геллер, Ю.А., Рахштадт, А.Г. Материаловедение / Ю.А. Геллер, А.Г. Рахштадт. – М.: Металлургия, 1975. – 448 с.
3. Гуляев, А.П. Металловедение: учебник для вузов / А.П. Гуляев. – М.: Металлургия, 1986. – 542 с.
4. Позняк, Л.А., Скрынченко, С.И. Штамповые стали / Л.А. Позняк, С. И. Скрынченко. – М.: Металлургия, 1980. – 244 с.
5. Артингер, И. Инструментальные стали и их термическая обработка / И. Артингер. – М.: Металлургия, 1982. – 312 с.
6. Металловедение и термическая обработка стали: справочник. Т. 1. Методы испытаний и исследования / под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. – М.: Металлургия, 1983. – 367 с.